嵌入式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王平　葉福蘭　陳章斌

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。要遠(yuǎn)程就必須有通信，要控制就必須有執(zhí)行，成系統(tǒng)就要內(nèi)部通信，解決的方案有多種且各有特點。本文以智能家居控制系統(tǒng)為例，從硬件上詳細(xì)地闡述實現(xiàn)通信模塊、執(zhí)行模塊其功能以及內(nèi)部通信總線的幾種方案。最后重點針對使用數(shù)據(jù)庫時如何用C語言編寫DBF文件的難題進(jìn)行軟件技術(shù)上的解決描述。

關(guān)鍵詞：嵌入式；智能家居；C語言編寫DBF

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：With the continuous development of science，the embedded remote control system is widely used in various fields.Must have the communication，must have the control to carry on，the system must have the internal communication，the solution has many and each has the characteristic.In this paper，a smart home control system for an example， from the hardware details of the communication module，the implementation of its functions and internal communication bus.Finally，to use the database how to use C language problem of DBF file description of software technology to solve.

Keywords：embedded；smart home；C language DBF

1 引言（Introduction）

信息化的21世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的巨大進(jìn)步。在此基礎(chǔ)開發(fā)出遠(yuǎn)程控制嵌入式系統(tǒng)的各種應(yīng)用極大地提高了工作效率和生活便利。智能家居就是嵌入式遠(yuǎn)程控制的一個具體應(yīng)用[1]。

多年來，筆者在智能家居方向做了很多開發(fā)應(yīng)用。本文就如何在嵌入式系統(tǒng)上利用現(xiàn)成的電話網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制進(jìn)行了多種成功方案的硬件描述，這些方案在使用上各有特點、實現(xiàn)的難易程度不同。完成遠(yuǎn)程通信后，在具體內(nèi)部控制執(zhí)行上，由于采用總線結(jié)構(gòu)、自學(xué)習(xí)式紅外無線的方案，可以很好地滿足各種現(xiàn)場環(huán)境和擴展的需要。

而這些眾多的智能終端又可以組成更大的系統(tǒng)，此時就需要用到數(shù)據(jù)庫，所以如何用函數(shù)豐富，底層的控制靈活的C語言寫出數(shù)據(jù)庫的DBF文件就要分析DBF的頭部結(jié)構(gòu)，通過研究測試修改，總結(jié)出可以直接使用的代碼。

2 智能家居（Smart home）

“智能家居”系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和嵌入式技術(shù)，將各種家用設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)連接成系統(tǒng)。各種設(shè)備不但可以相互通訊、根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，還可以向外提供遠(yuǎn)程控制能力，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，從而給用戶帶來最大限度的高效、便利、舒適與安全。如圖1所示，本文就以該系統(tǒng)為例來闡述遠(yuǎn)程控制的方案與實現(xiàn)。

3 遠(yuǎn)程通信（Remote communication）

3.1 可選方案

公用電話通信網(wǎng)特點[2]是采用電路交換方式、信道獨占、信道利用率低、傳輸效率高、時延小；具有通信快捷、語音明了、終端普及的優(yōu)點。計算機網(wǎng)絡(luò)特點是采用分組交換方式、信道共享、信道利用率高、傳輸效率低、時延大；具有費用低廉、界面直觀、顯示豐富的優(yōu)點。二者的不同點正好可以互補，相同點是通信區(qū)域均已覆蓋全球。

3.2 電話模塊

電話模塊具有數(shù)據(jù)處理和存儲、數(shù)據(jù)通訊、語音提示、自動摘掛機、自動撥號等功能。具體采用8051單片機[3]作為中央控制單元，實現(xiàn)了語音提示及安全認(rèn)證機制。主要有振鈴檢測、模擬摘掛機、雙音頻信號編解碼、信號音檢測、語音提示、EEPROM數(shù)據(jù)存儲等子模塊組成。

3.3 網(wǎng)絡(luò)模塊

實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的可選方案和特點有：控制芯片+網(wǎng)卡芯片的方案，其特點是代碼編寫難但網(wǎng)絡(luò)功能靈活；控制芯片+

硬件協(xié)議棧+網(wǎng)卡芯片的方案，其特點是控制簡單但網(wǎng)絡(luò)功能固定，如圖2所示，W3100A芯片是一硬件協(xié)議棧的集成電路，芯片中安裝相對簡單的TCP/IP協(xié)議[4]，實現(xiàn)了軟件硬化。

4 控制執(zhí)行（Control execution）

外圍接口模塊在智能居家系統(tǒng)[5]負(fù)責(zé)的基本控制功能應(yīng)包括：照明控制、家居安防、電器控制、環(huán)境控制等。

如圖3所示，內(nèi)部通信一般采用具有可擴展性和工程安裝簡單特點的總線技術(shù)，各個控制分支視實際情況靈活采用有線或無線技術(shù)。

5 C語言與數(shù)據(jù)庫（C language and database）

如將這些智能終端再組成大系統(tǒng)時，就可能用到數(shù)據(jù)庫，需要用C語言的格式讀寫文件。dBASE和FoxBASE都是帶結(jié)構(gòu)的文件，數(shù)據(jù)庫文件由文件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)兩部分組成。文件結(jié)構(gòu)采用的是二進(jìn)制存儲方式而數(shù)據(jù)部分則是以ASCII方式存儲。庫文件結(jié)構(gòu)部分描述庫文件的概況：建立或修改日期、數(shù)據(jù)記錄個數(shù)、庫文件結(jié)構(gòu)長度、記錄長度等。如下所示，即用C語言編寫DBF文件就成了關(guān)鍵，經(jīng)過研究調(diào)試，形成如下程序可以方便地調(diào)用。

#include

#include

#include

#include

fscanf（fpout，”%c%c”，&a，&b）；

reccount=a+b*0x100；

reclen=sizeof（struct rec）；

for（I=0；I{

fseek（fpout，filehead+I*reclen，0）；

if（fread（&record，sizeof（struct rec），1，fpout）==NULL）{

printf（“Cant read f1.dbf＼n”）；

} //讀入整條記錄

strcpy（za，record.za）；

strcpy（zb，record.zb）；

strcpy（zc，record.zc）；

printf（“za=%s，”，za）；

printf（“zb=%s，”，zb）；

printf（“zc=%s，”，zc）； //顯示

}

fclose（fpout）； //關(guān)閉文件

}

void main（） //主函數(shù)

{

write（）； //調(diào)用寫函數(shù)

read（）； //調(diào)用讀函數(shù)

}

注意：

（a）數(shù)據(jù)庫的字段長度與定義的庫文件數(shù)據(jù)部分對應(yīng)，但字段類型可以不同。

（b）由于字符串結(jié)束符的緣故在調(diào)用“寫函數(shù)”輸入時只要不超過定義的位數(shù)即可，但調(diào)用“讀函數(shù)”時則會出錯，所以只要輸入時小于定義的位數(shù)就能讀寫正常。

（c）此接口程序時以記錄為單位進(jìn)行讀寫的。

（d）因“寫函數(shù)”中記錄末尾標(biāo)記的引入和新記錄數(shù)的重寫，記錄數(shù)會隨之改變。

（e）可根據(jù)需要修改程序后再放到頭文件中，僅在主函數(shù)中調(diào)用即可。

6 結(jié)論（Conclusion）

智能家居系統(tǒng)是嵌入式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的一個應(yīng)用例子，由于控制對象多，單個智能控制系統(tǒng)無法完成控制任務(wù)，需要構(gòu)成一個由多種設(shè)備、多種平臺的綜合系統(tǒng)。本方案內(nèi)部采用總線協(xié)議，具有組網(wǎng)方便、性能穩(wěn)定、成本低廉的特點；外部采用電話與TCP/IP協(xié)議[6]，具有遠(yuǎn)程控制能力、擴展性強的特點。嵌入式與非嵌入式的連接再加載數(shù)據(jù)庫又能組成更大的智能系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 王平，等.家用網(wǎng)絡(luò)化智控系統(tǒng)的研究開發(fā)[J].計算機應(yīng)用研究，2004，21：221-222.

[2] 王平，等.家居網(wǎng)絡(luò)智控系統(tǒng)中PSTN遠(yuǎn)程通信模塊的設(shè)計[J].福建師大學(xué)報，2007，23（4）：61-63.

[3] 張培仁.基于C語言編程 MCS-51單片機原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[4] W.Richard Stevens.陸雪瑩，譯.TCP/IP詳解，卷2：實現(xiàn)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[5] 夏濤，陶洋.基于四大模塊的智能家居的研究與設(shè)計[J].工程地質(zhì)計算機應(yīng)用，2007，48（4）：23-26.

[6] 鄭楠，呂幼新.Winsock技術(shù)在校園消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息與電子工程，2007，5（3）：203-205.

作者簡介：

王 平（1956-），男，本科，教授.研究領(lǐng)域：嵌入式智能終端，通信技術(shù).

葉福蘭（1981-），女，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)挖掘.

陳章斌（1979-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)通信.